SOA协助下的非灵敏性数据偏振PPLN波导波长转化

SOA协助下的非灵敏性数据偏振PPLN波导

波长转化

抽象的，我们证明一种在极化铌酸锂波导下的新奇波长转化使用它的泵浦极化调制和振幅调制。非灵敏极化在所有光学中，在半导体光学放大器（SOA）极化强度转化被用于减弱波导极化灵敏度从30db到1db。我们用2.5GB/s的速度证明信号转变的BER方法。我们也在10GB/s的非线性光纤中使用交叉极化的方法证明极化铌酸锂波导泵浦的极化调制。

1 介绍

一个全光波长转换器是波分复用系统中的的一个重要设备。一些光学系统中的至关重要的功能和网络能实现包括可重构的路由选择、争论分辨率、波长再用、多点传送，和传输平衡。全光波长转换经常通过使用半导体设备或光纤中的非线性效应得到的，从带有输入数据信号的本地激光交互转换到一个新的输出波长。但是许多波长转换器的的一个关键技术挑战是，它们对有关非线性设备输入数据信号的极化状态非常敏感。

许多方法已经被公开来缓解波长转换器的极化灵敏度问题，包括输入数据的不规则极化，使用极化光纤分离器和在平行条件下的两个极化灵敏元素，使用活跃极化轨道和输入数据信号循环。

我们推测和证明一个波长转换方法与非灵敏性输入数据信号的极化状态有关。一个包含间断性极化铌酸锂波导泵浦通道的极化调制技术，被用于转化输入数据到一个新的波长上。这种极化调制通过使用在半导体光学放大器中的交互极化调制方式获得。使用这种配置，我们能减少极化铌酸锂波导的极化依赖性从大于30db 到小于1db。对第二代谐波（SHG）的使用伴随着极化铌酸锂波导的不同频率（DFG）等级，也使能被转化为多样输出波长的单数据通道多点传送操作成为可能。我们证明了同时三种波长的多点传送操作。另外，为了证明极化铌酸锂波导的极化调制在高速状态下也能被释放，我们在10gb/s的高速非线性光纤使用XPolM。

本篇文章有以下几个部分组成：第二部分解释了推论计划的广义构架。在第三部分，极化铌酸锂波导的波长转换经由SHG：DFG过程描述。在第四部分定义和解释了两种操作模式，一种被称为“数据反向模式”，另一种被称为“数据非反向模式”。在第五部分，极化铌酸锂波导的极化灵敏度被做了详细描述，也同时在第六部分说明了极化灵敏度的减少对我们推测计划的帮助。在第七部分，在HNLF 的帮助下说明了极化铌酸锂波导泵浦的极化调制。第八部分总结全文。

2 概念

如同Fig所示，我们模拟实验的主体概念能被分为两个阶段。

第一个阶段是非灵敏性极化放大转换器。我们在半导体光学放大器中使用交互极化调制来转化多种强烈高能信号到低能探针的极化调制中去。CW探针光线的极化与半导体光学放大器的输入对齐，将半导体光学放大器的TE和TM模式分割开来。一个泵浦脉冲引起的半导体光学放大器的载流子浓度的抑制改变控制探针调制相位的折射指标。由于半导体光学放大器的不对称结构，探针的TE和TM组成的相位漂移是不一样的，导致一个如FIG2所示的探波极化状态的循环。使用偏光计来观察极化状态。

第二个阶段是高灵敏度极化转换器，通过在极化铌酸锂波导的DFG的SHG来实施。因此，如果第一阶段行动的输出如同极化铌酸锂波导的泵浦，它的极化状态变化会被转化为极化铌酸锂波导的波长转化效应的变化。这个将通过DFG过程，最终导致其他联合这极化铌酸锂波导的CW通道的放大调制。

它应该被标记，在交互极化调制中伴随着交互增益调制，它们都由半导体光学放大器的输入信号载流子抑制引起的。作为结果，泵浦信号加入极化铌酸锂波导不只是极化调制，而且也展现了多种的能量，就想稍后在第四部分解释的，极化循环的相互作用和同时能量变种决定了系统输出的数据两极是被维持还是颠倒了。

3 在极化铌酸锂波导下的SHG：DFG

极化铌酸锂波导被广泛运用在各种波长转化、全光信号过程、全光网络应用中。极化铌酸锂波导提供了一个巨大的带宽，不会引起额外的噪声和啁啾。就像FIG.3所示的，SHG：DFG是一个X:X过程。在第一次非线性过程中，泵浦波长（λpump)产生了次谐波在λpump/2。这个处于任何其他波长λin下的次谐波震动复合于极化铌酸锂波导，并产生一个构成了DFG的第二次非线性过程的中间波长位于λout﹣¹=λpump﹣¹×2-λin﹣¹。对于一个多波长操作，代替一个单输入波长的是一种复合于极化铌酸锂波导，同时产生中间波长和映射泵浦波长的梳妆波长。但是，对光学转化效率来说，泵浦和输入极化不得不与极化铌酸锂波导保持高度一致性。这通常通过嵌入式极化控制器在对应于极化铌酸锂波导下的各种独立波长途径或者极化维持光纤来实现。

4 数据转化和数据非转化模式

在极化铌酸锂波导之前的半导体光学放大器（SOA）的大致发展趋势上，是否XGM 和XpolM在同一方向还是在相反方向上会导致两种在Fig.4(a)和（b）中概念阐述了的对所有模式而言完全不同的操作体制。在各自的数字部分，当偏光器展示出极化铌酸锂波导最适宜的极化方向，每一震动间的箭头间接象征了极化信号的状态。

A.数据转化模式

极化铌酸锂波导中的泵浦极化（使用一个极化控制器）适用于它的波长转化效率最高可能是当半导体光学放大器中的信号能量很低的时候。当信号能量变得很高时，它会导致极化铌酸锂波导泵浦的极化循环。远离它的最优化状态，导致转化效率的下降。同时，半导体光学放大器的XGM也会减少波导泵浦的能量并导致波长转化输出在不久后的降低。因此，交互极化调制和交互增益调制彼此互助，当输入信号能量增加时，最后的输出信号能量减少。这相当于数据转化模式的实施过程。

B.数据非转化模式

如果极化铌酸锂波导泵浦的极化初始远离最优方向，当输入信号很低时最后的波长转化输出会很低。当输入信号能量增加时，它会导致极化铌酸锂波导泵浦极化循环到最优状态，发生波长转化效率的提升和一个更高的输出能量。但是，由于半导体光学放大器的XGM导致极化铌酸锂波导泵浦能量的下降，最后的转化输出能量减少。很明显，在这种机制下，XGM和XpolM彼此对立，最后的输出损耗比例被限制。在这种机制下，数据极性从输入维持到输出。

5 对极化铌酸锂波导极化灵敏度的详细描述